Мышь и клавиатура

Дуглас держит первую мышку

Далее, в 1979 году компания Xerox предложила общественности компьютер Alto. Его самой поразительной чертой был дисплей, такого же размера и ориентации, как и распечатанный документ. Дисплей был растровым, с растровой графикой и расширением 606x808. Каждый пиксель мог быть включен/выключен независимо друг от друга. Alto также обладал клавиатурой и модернизированной мышкой Энглебарта. Сам курсор мышки представлял собой рисунок в форме наклонной стрелки, какую мы знаем и ныне. Форма также менялась, в зависимости от выполняемых действий.

Alto не был микрокомпьютером как таковым, хотя его элементы вмещались в корпус, который без труда можно было поместить под столом:

Smalltalk и Lisa

Одним из самых больших прорывов в пользовательском интерфейсе было появление на свет GUI Smalltalk (Xerox) и Lisa (Apple).

Отдельные окошки в Smalltalk'e окаймлялись графической границей и выделялись на сером фоне. Каждое из окошек обладало заголовком вверху, который позволял идентифицировать окно и передвигать его по экрану. Заголовок окна не растягивался на всю длину принадлежащего окна, а лишь ограничивался своей собственной длиной, начинаясь в левом верхнем углу. Окна могли перекрывать друг друга, и выделенное окно переходило на передний план к пользователю. В это же время была осуществлена концепция "иконок" - маленького символьного представления программы или документа, которое можно было кликнуть, чтобы запустить или манипулировать им. Здесь же появляются выпадающие меню - пользователь кликнет одной из кнопок мышки и появляется иерархическое графическое меню, содержимое которого зависит от выполняемых операций. Впервые появляются полосы прокрутки (скроллбары), радио кнопки и диалоговые окна.

Было создано множество различных прототипов интерфейса Lisa, включая интерфейс, основанный на описании задач, названный "Twenty Questions" (Двадцать Вопросов). Команда разработчиков Lisa остановилась на интерфейсе, основанном на иконках: каждая иконка символизировала документ или приложение. Здесь впервые было разработано выпадающее меню, где все меню находились в самом верху экрана.

Другие нововведения, пришедшие от команды Lisa, включали галочки напротив выбранных элементов меню, "быстрые клавиши" (keyboard shortcuts) для наиболее часто используемых команд. В Lisa изменились некоторые соглашения PARC'a и добавились новые, например, идея корзины для документов, которые должны быть удалены, идея затенения недоступных элементов меню. Трехкнопочная мышка, которая лишилась одной кнопки в Star, потеряла еще одну кнопку у Lisa, став однокнопочной. А так как интерфейс требовал по крайней мере два действия для каждой иконки (выбора и запуска) появляется идея двойного клика. Позже “дабл-клик” будет стандартным средством запуска программ во всех GUI, даже в тех, которым посчастливится обладать несколько - кнопочными мышками.

Пользовательский интерфейс Lisa принесет и другие концепции, которые используются по сей день. В SmallTalk иконки представляли некоторые файлы, Lisa же впервые предлагает: иконки могут представлять все файлы в файловой системе, которые потом можно просматривать, используя иерархическую структуру каталогов, где каждый каталог открывается в новом окне. В это же время появляется идея drag-n-drop, а отсюда естественным образом следует идея перетаскивания файлов с целью манипуляции ими (например, выбор группы файлов и перетаскивание в другое место может представлять копирование файлов). Менее осязаемой, но все так же существенной была идея "ветвей ресурсов" ("resource forks"), которая прикрепляла информацию о файле отдельно от самого файла, и идея "классов создателей", означающая, что с каждым файлом может быть ассоциировано приложение, запускающееся по двойному щелчку на файле.

Windows и Unix

Метафора рабочего стола

Концептуально важным объектом интерфейса является папка (folder). Папка - это контейнерный объект, содержащий в себе другие объекты и папки. Уместность папки в метафоре рабочего стола очевидна. Существенно то, что папка дает возможность пользователю создавать собственную структуру хранения объектов, альтернативную структуре хранения объектов в ОС (в файловой системе). Важным свойством, обеспечивающим эту возможность, является создание указателей на объекты. Если папка является физическим аналогом каталога файловой системы, то в нее может быть помещен указатель на объект, физически расположенный в другой папке-каталоге файловой системы (аналог косвенных файлов). Ссылка на объект с точки зрения пользователя выглядит так же, как оригинал объекта (хотя может иметь какие-то отличительные признаки ссылки), выполнение операции открытия над ссылкой приводит к открытию объекта-оригинала, но операции перемещения, удаления, переименования и т.п. выполняются не над объектом, а только над ссылкой. Возникает, однако, проблема согласования интерфейсной структуры хранения объектов с логической структурой файловой системы. Например, требуется, чтобы при перемещении объекта-оригинала в файловой системе все ссылки на него перенаправлялись на новое его место. Не все интерфейсы ОС успешно справляются с этой задачей.

Важным аспектом объектной ориентации является настройка интерфейса для конкретного пользователя. Обычно, если интерфейс рассматривается с точки зрения приложений, отмечается полезность создания нескольких форм интерфейса, ориентированных на пользователя разной квалификации - новичка, опытного, профессионала. Хотя та же задача может ставиться и перед интерфейсом ОС, более важной, на наш взгляд является интеграция интерфейса с системой безопасности ОС. Интерфейс должен показывать пользователю только те объекты и предоставлять ему только те команды, к которым данный пользователь имеет доступ. Такое возможно в тех ОС, где система безопасности тесно связана с объектно-ориентированными свойствами ОС. Настройки интерфейса могут являться частью профиля пользователя.

Подход к интерфейсу

1. Графический интерфейс может встраиваться в саму ОС и быть ее неотъемлемой частью. Такой подход применяется во всех продуктах семейства Windows и в ОС компьютеров Apple (в последних WIMP даже встроен в ПЗУ компьютера). Подход дает возможность тесно интегрировать интерфейс с ОС и повысить производительность интерфейсных модулей, выполняя часть из них в режиме ядра. Однако такой подход в то же время является неэкономным, так как интерфейс WIMP расходует много ресурсов и до некоторой степени опасным, так как модули WIMP могут явиться дополнительным источником ошибок в системе.

2. Графический интерфейс может представлять собой отдельное приложение, поставляемое в составе операционной системы и, возможно, достаточно тесно интегрированное с ней. Пример такого приложения - Workplace Shell OS/2. Такое приложение не допускается в режим ядра, но может использовать API более низкого уровня, чем обычно используемый в приложениях. Такое приложение WIMP не является обязательным компонентом ОС, система может работать и без него, в режиме командной строки или загрузить другое приложение WIMP.

3. Наконец, графический интерфейс может представлять собой приложение, никак не связанное с ОС, выполняющееся в тех же условиях, что и другие приложения, и выполняющее действия, задаваемые пользователем, используя обычный API ОС. В этом случае ОС не связана жестко с одним модулем WIMP, и графический интерфейс может выбираться по желанию пользователя. Примером такой ОС с большим выбором интерфейсов является Linux.

Проблемы WIMP

Достоинства

Очень продолжительное время основное внимание при разработке компьютерных приложений уделялось функциональности и производительности. Только в 80-х гг., когда настольными вычислительными инструментами стали пользоваться миллионы людей, мы, наконец, в полной мере осознали, сколь важна для успеха приложения легкость его использования, или, как стало принято выражаться, насколько "дружественным" для пользователя он является. Причем это важно и для неискушенных пользователей, и для опытных. Первые хотят, чтобы освоение интерфейса и запоминание методов работы с ним требовало минимальных усилий; пользователи высокой квалификации минимизацией усилий, необходимых для достижения высокой производительности в работе.

Давайте еще раз обозначим нашу цель: минимизировать использование тех механизмов манипулирования, которые столь существенны в сегодняшних интерфейсах, и сократить "когнитивную" дистанцию между намерением и реализацией этого намерения. Иными словами, требуется дать пользователю возможность сосредоточиться на его задаче, а не на технологии, необходимой для специфицирования этой задачи. Таким образом, я рассматриваю WIMP- и post-WIMP-интерфейсы как последовательные шаги в направлении куда более мощного и естественного интерфейса. В полной мере обозначенная цель, очевидно, будет достигнута через несколько десятилетий.

Интерфейс дает возможность полноценной работы с компьютером следующим трем категориям пользователей, которым трудно работать с теперешними интерфейсами: это дети, еще не умеющие читать и писать; менеджеры; непрофессиональные "домашние" пользователи. Без преувеличения можно сказать, что метод "указания и щелчка", отличительная особенность WIMP-интерфейсов, уже стал частью современной культуры. Неудивительно, что появилась новая специальность (быстро ставшая дефицитной) - дизайнер пользовательского интерфейса. Тестирование интерфейсов на предмет удобства и устойчивости стало необходимой частью всего процесса разработки приложений. По существу, WIMP GUI стали стандартом для прикладных интерфейсов, которые - по сравнению с интерфейсами "командной строки" - обеспечивают относительную простоту изучения и применения, легкость переноса знания, приобретенного от использования в одном приложении для применения в другом из-за большой совместимости концепции look and feel. Помимо прочего, это избавило многих от утомительного чтения руководств в процессе освоения приложения.

Недостатки WIMP-интерфейсов

Помимо обозначенных достоинств, WIMP-интерфейсы принесли с собой и большие проблемы.

Во-первых, чем более сложным является приложение, тем труднее осваивать интерфейс, причем эти трудности возрастают нелинейно. Взятые в отдельности интерфейсные особенности и инструменты могут быть вполне простыми, но, будучи в большом количестве интегрированы в одно приложение, они образуют новое качество сложности.

Во-вторых, пользователи проводят слишком много времени, манипулируя интерфейсом, а, не работая с самим приложением. Квалифицированные пользователи часто бывают раздражены слишком большим количеством слоев, возникающих в процессе point and click и создающих своеобразный хаос из-за слишком многих интерфейсных элементов (использование сокращенных комбинаций клавиш - это суррогатный метод решения этой проблемы).

В-третьих, WIMP GUI вместе с их 2D- интерфейсными элементами проектировались для работы с двухмерными же приложениями - такими, как обработка текстов, компоновка документов и электронные таблицы. Если же приложение является по своей сути трехмерным, то работа с ним с помощью 2D виджетов становится не слишком естественной

В-четвертых, не все пользователи способны эффективно использовать мышь и клавиатуру - либо оттого, что им это не кажется естественным в контексте их задачи, либо из-за вызываемых этими устройствами чисто физиологических неудобств, связанных с постоянными нажатиями на клавиши при сильном напряжении зрения (не говоря уже о специальных категориях пользователей с физическими недостатками). Соответственно главным недостатком WIMP-интерфейсов является то, что они никак не используют такие каналы взаимодействия, как речь, слух и прикосновения.

Еще одно ограничение WIMP-интерфейсов в том, что они предназначены для одного пользователя настольной системы, который управляет объектами, не обладающими автономным поведением, реагирующими в основном на манипуляции с мышью. Соответственно имеется один, не разделяемый во времени полудуплексный канал взаимодействия; система откликается на каждое дискретное событие ввода, и эти события могут быть легко распознаны - они состоят из простых нажатий на клавиши и выбора с помощью мыши. Самый сложный ввод - последовательность позиций мыши, которая может представлять, например, путь закрашивающей кисти.

Перспективы развития WIMP-интерфейсов

Фредерик Брукс (Frederick Brooks) в 1995 году, обсуждая основные процессы, произошедшие в программной отрасли за двадцать предшествовавших лет, назвал в числе «наиболее впечатляющих явлений» «триумф интерфейса WIMP» В этом ставшем классическим четырехстраничном анализе Брукс:

§ производит декомпозицию самой идеи («диалог» с системой: объекты - «существительные» и действия - «глаголы»),

§ выделяет факторы, способствовавшие ее «триумфу»,

§ называет ограничения метафоры «рабочего стола» («проблема двух курсоров»), а также

§ предрекает устаревание WIMP при внедрении речевого интерфейса.

Прошло еще пять лет, и мы можем отметить, что:

§ Проф. Брукс не заметил решения «проблемы двух курсоров»;

§ WIMP не думает устаревать, и скорее сам абсорбирует новые интерфейсные возможности (включая распознавание речи), чем будет вытеснен ими;

§ «триумф WIMP» на сегодня выглядит не то чтобы менее бесспорным, а менее однозначным. Во многих прикладных областях попытки внедрения WIMP стали скорее частью проблемы пользовательского интерфейса, чем частью ее решения.

Сплошной же WIMP-среды и вовсе нет нигде, кроме встроенных/специализированных систем. В любом окружении элементы WIMP сочетаются с элементами другой интерфейсной модели.

Post-WIMP-интерфейсы

1. Операционные системы: Учебное пособие.

2. Деревянко А.С., Солощук М.Н.

3. Харьков: НТУ "ХПИ", 2002. - 573c.

4. Судьба интерфейса. Автор: Максим Отставнов

5. Опубликовано в журнале "Компьютерра" №45-46 от 13 декабря 2000 года

6. Фредерик П. Брукс. Мифический человеко-месяц или как создаются программные системы. Издательство Addison-Wesley, 1975

7. Пользовательские интерфейсы нового поколения. Автор: Эндрю вэн Дам, Brown University, США. Опубликовано в журнале «Открытые системы» от 17.06.1997 г.